복숭아 발효 꽃차의 항산화 활성에 관한 연구 = Antioxidant Activity of Dried and Fermented Peach (Prunus persica) Blossoom

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Prunus persica Flos (peach blossom), commonly referred to as Dohwa, is the flower of the peach tree and has traditionally been used for cosmetic and medicinal purposes. In the classical Korean medical text Goryeodogyeong, the medicinal properties of Dohwa are described as having a bitter taste, neutral nature, and no toxicity, with effects including the alleviation of urinary disorders, facilitation of urination and defecation, elimination of parasites, removal of pathogenic factors, and improvement of facial complexion. Historically, Dohwa was used in the treatment of intestinal disorders and skin-related conditions such as eruptions. As a medicinal resource traditionally utilized for beauty and skin care, Dohwa has been the subject of various studies investigating its bioactive components and anti-inflammatory effects. However, studies on Dohwa fermented using microorganisms have not yet been reported. Therefore, the present study aimed to investigate the antioxidant effects of non-fermented and fermented Dohwa and to evaluate the potential applicability of fermented Dohwa as a novel functional material. Dried Dohwa and Dohwa fermented with rice nuruk, Aspergillus oryzae, and Aspergillus kawachii were extracted using hot water. The contents of bioactive compounds in the extracts were analyzed, and their antioxidant, anti-wrinkle, and whitening activities were evaluated.
1. The extraction yield was highest in the dried Prunus persica Flos extract (PPE) at 62%, followed by the rice nuruk–fermented extract (PRNE) at 32.25%. In contrast, the extracts fermented with Aspergillus oryzae (PAOE) and Aspergillus kawachii (PAIE) showed relatively low yields of 6.3% and 5.9%, respectively.
2. The contents of soluble protein and reducing sugar in the dried and fermented Prunus persica Flos extracts were determined. The highest soluble protein content was observed in PPE, with a value of 91.50 mg/g, whereas the highest reducing sugar content was detected in the rice nuruk–fermented extract (PRNE), at 422.42 mg/g.
3. To evaluate the potential of dried and fermented Prunus persica Flos extracts as functional bioactive materials, the contents of total polyphenols and flavonoids were determined. The highest total polyphenol content was observed in PPE, with a value of 62.21 mg/g, whereas the highest flavonoid content was found in the Aspergillus kawachii–fermented extract (PAIE), at 21.32 mg/g.
4. The DPPH radical scavenging activity of the dried and fermented Prunus persica Flos extracts was evaluated using the DPPH discoloration assay. At a concentration of 2,000 μg/mL, PPE exhibited the highest electron-donating ability, with a scavenging activity of 86.72%, while PAIE showed a comparable activity of 81.79%.
5. The ABTS radical scavenging activity of the dried and fermented Prunus persica Flos extracts was measured at concentrations ranging from 125 to 2,000 μg/mL. At 2,000 μg/mL, all extracts exhibited ABTS radical scavenging activities exceeding 90%.
6. The SOD-like activity of the dried and fermented Prunus persica Flos extracts was evaluated using the pyrogallol autoxidation method, which reflects antioxidant activity associated with various physiological mechanisms. At a concentration of 2,000 μg/mL, the rice nuruk–fermented extract (PRNE) exhibited the highest SOD-like activity among the tested extracts, with a value of 76.82%.
7. Nitrite scavenging activity was assessed under different pH conditions. At pH 1.2 and a concentration of 2,000 μg/mL, PPE showed the highest nitrite scavenging activity (35.32%), followed by the Aspergillus oryzae–fermented extract (PAOE), which exhibited a relatively high activity of 31.27%. Under pH 3.0 conditions, PPE also demonstrated the strongest nitrite scavenging effect, with a value of 44.87%.
8. The elastase inhibitory activity of the dried and fermented Prunus persica Flos extracts was evaluated, and at a concentration of 2,000 μg/mL, PRNE showed the most pronounced inhibitory effect, with an inhibition rate of 16.31%.
9. Tyrosinase inhibitory activity, which is associated with skin whitening effects and the prevention of food browning, was also examined. The Aspergillus kawachii–fermented extract (PAIE) exhibited the highest tyrosinase inhibitory activity at all tested concentrations and showed a strong inhibitory effect of over 40% even at 125 μg/mL.
Overall, the functional properties of dried Prunus persica Flos and Prunus persica Flos fermented with different microorganisms were found to vary depending on the fermentation strain. The dried extract exhibited the highest soluble protein and total polyphenol contents and demonstrated strong DPPH and ABTS radical scavenging activities as well as nitrite scavenging effects, indicating a high potential for use as a basic antioxidant material. In contrast, the rice nuruk–fermented extract (PRNE) showed superior SOD-like activity and elastase inhibitory effects, suggesting its potential as a functional ingredient for improving skin elasticity and anti-aging applications. Future studies focusing on the identification of functional compounds produced under different fermentation conditions, as well as evaluations of toxicity and the isolation and characterization of active constituents, would enable further differentiation of functional properties based on fermentation strain selection.

국문 초록 (Abstract)

도화(桃花, Prunus persica Flos)는 복숭아 나무에서 피는 꽃을 일컫는 것으로, 복사꽃이라고도 불리며 전통적으로 미용과 약용 목적으로 활용되어 왔다. 전통 문헌인 고려도경(高麗圖經) 에서는 도화의 약성을 “맛은 쓰고 성질은 평하며 독이 없고, 석림(石淋) 증상을 완화하고 대소변을 잘 통하게 하며, 벌레를 없애고 약기운을 제거하며 안색을 좋게 한다”라고 기록하여, 과거에는 대장 관련 질환이나 피부에 나타나는 부스럼 등을 치료하는 데 활용되었다. 이러한 도화는 전통적으로 미용과 피부 관리에 활용되어 온 약용 자원으로, 생리활성 성분과 항염증 효과 등의 다양한 연구가 이루어져 있으나, 미생물을 활용하여 발효시킨 도화에 대한 연구는 이루어 진 바 없다. 이에 본 연구에서는 비발효 도화와 발효 도화에 대한 항산화 효과를 연구함으로서
도화 발효물이 새로운 기능성 원료로서 활용 가능성에 대해 알아보고자 건조한 도화와 쌀누룩, 황국균, 백국균으로 발효한 도화를 열수 추출하여 추출물에 함유된 유용성분의 함량을 측정하고 항산화, 항주름 및 항미백 활성을 측정하였다.
1. 건조 도화 추출물(PPE)이 62%로 가장 높은 수율을 보였으며, 쌀누룩으로 발효한 도화(PRNE)의 수율은 32.25%, 황국균으로 발효한 도화(PAOE)는 6.3%, 백국균(Aspergillus kawachii) 발효 도화(PAIE)는 5.9%의 추출 수율을 보였다.
2. 건조 도화와 발효 도화의 수용성 단백질과 환원당 함량을 측정한 결과, 수용성 단백질은 PPE에서 91.50 mg/g으로 가장 많이 함유된 것으로 나타났고, 환원당 함량은 쌀누룩으로 발효한 도화(PRNE)에서 422.42 mg/g의 함량을 나타내었다.
3. 건조 도화와 발효 도화의 기능성 생리활성 소재로서의 활용가능성에 대한 알아보고자 각 추출물에 함유된 총 폴리페놀 화합물과 플라보노이드 화합물 함량을 측정한 결과, 폴리페놀 화합물 함량은 PPE에서 62.21 mg/g으로 가장 많이 함유하였으며, 플라보노이드 화합물은 PAIE 추출물이 21.32 mg/g으로 가장 높은 값을 보였다.
4. 건조 도화와 발효 도화 추출물의 DPPH의 탈색반응을 이용한 DPPH radical 소거 활성을 측정한 결과 2,000ug/mL의 농도에서 건조 도화인 PPE가 86.72%로 가장 높은 전자공여능을 나타내었으며, 백국균 발효 도화인 PAIE가 81.79%로 유사한 활성을 나타내었다.
5. 건조 도화와 발효 도화 추출물에 대한 ABTS radical 소거능을 125∼2,000ug/mL의 농도에서 측정한 결과, 2,000 ug/mL의 농도에서 도화의 모든 추출물이 90% 이상의 ABTS radical 소거율을 나타내었다.
6. 다양한 생리적 기전에 관여하는 SOD와 유사한 활성을 나타내는 물질에 대해 pyrogallol의 자동산화 반응을 이용하여 건조 도화와 발효 도화 추출물에 대한 SOD 유사활성 효과를 측정한 결과, 2,000 ug/mL의 농도에서 쌀누룩 발효 도화인 PRNE가 76.82%로 도화 추출물 중 가장 높은 활성을 나타내었다.
7. 상이한 pH 조건에서 아질산염 소거효과를 측정한 결과, pH 1.2의 조건에서 2,000 ug/mL의 농도에서 PPE가 35.32%로 가장 높은 아질산염 소거효과를 나타내었고, PAOE가 31.27%로 높은 효과를 나타내었다. pH 3.0의 조건에서도 PPE가 44.87%로 가장 우수한 소거효과를 나타내었다.
8. 발효 도화와 비발효 건조 도화 추출물에 대한 elastse 저해 활성을 측정한 결과, 2,000 ug/mL의 농도에서 PRNE 16.31%로 가장 우수한 elastase 저해 효과를 나타내었다.
9. 피부의 미백효과 및 식품의 갈변화를 저해할 수 있는 tyrosinase 저해효과를 측정한 결과, 백국균 발효 도화(PAIE)는 모든 농도에서 가장 높은 tyrosinase 저해 활성을 나타내었으며, 특히 125 μg/mL에서도 40% 이상 억제되는 강력한 효과를 보였다.
이상의 결과 건조 도화와 상이한 미생물로 발효한 도화 추출물의 기능성을 비교한 결과, 발효 균주의 종루에 따라 항산화, 항주름 및 미백효과가 상이하게 나타났음을 확인하였다. 특히 건조 도화는 가장 높은 수용성 단백질과 폴리페놀 함량을 나타내었으며, DPPH·ABTS 라디칼 소거능과 아질산염 소거 효과에서도 우수한 활성을 보여 기본 항산화 소재로서의 활용 가능성이 높았다. 반면, 쌀누룩 발효 도화(PRNE)는 SOD 유사활성과 elastase 저해 효과가 가장 높아 피부 탄력 개선 및 항노화 기능성 원료로서의 가능성을 확인하였다. 향후 연구에서 각 발효 조건에서 생성되는 기능성 성분의 확인과 이와 관련된 독성유무와 유효성분에 대한 분리 동정 연구가 이루어진다면, 발효 균주 선택에 따른 기능성을 차별화 할 수 있을 것으로 판단된다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• Ⅱ. 재료 및 방법 6
• 1. 실험 재료 6
• 1) 재료 6
• 2) 시약 및 기기 6
• (1) 유용성분 함량 측정 6
• (2) 항산화 활성 및 항주름, 항미백 효과 측정 6
• (3) 실험기기 6
• 2. 시료 추출 8
• 1) 도화 발효 8
• 2) 도화 및 발효 도화 추출 8
• 3. 실험 방법 10
• 1) 유용성분 함량 분석 10
• (1) 수용성 단백질 함량 10
• (2) 환원당 함량 10
• (3) 폴리페놀 화합물 함량 11
• (4) 플라보노이드 화합물 함량 11
• 2) 항산화 활성 및 항노화, 항미백 활성 측정12
• (1) DPPH radical 소거능 12
• (2) ABTS radical cation 소거능 12
• (3) SOD (Superoxide dismutase) 유사 활성 13
• (4) 아질산염 소거능 13
• (5) Elastase 저해 효과 14
• (6) Tyrosinase 저해 효과 14
• 4. 통계처리 15
• Ⅲ. 결과 및 고찰 16
• 1. 도화 추출물의 추출 수율 16
• 2. 도화 추출물의 유용성분 함량 19
• 1) 수용성 단백질과 환원당 함량 19
• 2) 폴리페놀 및 플라보노이드 화합물 함량 24
• 3. 도화 추출물의 항산화 활성 측정 28
• 1) DPPH radical 소거능 28
• 2) ABTS radical 소거능 32
• 3) SOD 유사활성 35
• 4) 아질산염 소거능 39
• 5) Elastase 저해 효과 44
• 6) Tyrosinase 저해 효과 48
• Ⅳ. 적 요 52
• Ⅴ. 참고문헌 54
• 국문초록 67
• 영문초록 69